分析化学是化学的一个分支，研究如何获取并解读有关物质组成与结构的信息。它鉴别物质、测定其含量，并评估所得测量结果的可靠性。其研究范围不仅限于实验室检测，还涵盖采样、分离、仪器开发、数据处理和结果报告。分析化学家将化学知识与仪器技术及统计学相结合，解决科研、制造、环境监测等领域的问题。(acs.org)
研究范围与分析问题
定性分析确定样品中存在哪些物质或化学物种；定量分析确定其含量，通常以浓度、质量分数或物质的量表示。结构表征则进一步提供有关组分排列方式及其化学环境的信息。这些目标可以在同一项研究中结合起来，但鉴别物质与测定其浓度所需的证据和性能评价标准并不相同。(acs.org)
所研究的物质称为分析物。样品中的其他组分构成其分析基体，可能影响分离、化学反应或检测器响应。因此，在简单标准溶液中表现良好的分析程序，在土壤、食品或生物样品中未必同样有效。评估方法的适用性时，必须明确分析物、基体、浓度范围及预期用途。(eurachem.org)
采样与样品制备
分析首先需要明确测量所要回答的问题，并采集适当的样品。采样及后续处理都属于测量过程：如果所采材料不能充分代表采样对象，再精密的实验室测定也无法弥补这一缺陷。样品的保存、运输和物理处理都可能对最终结果的不确定度有所贡献。(eurachem.org)
样品制备可能包括分离或富集分析物、去除干扰组分，或将样品转化为适合测量程序的形式。这些操作必须与测定步骤本身一并评价。因此，完整程序的验证可以涵盖采样和样品处理，而不只是考察仪器对已配制溶液的响应。(acs.org)
经典定量分析方法
重量分析法通过测得的质量确定分析物的含量。在沉淀重量法中，分析物以组成已知的化合物形式分离出来，再根据该化合物的质量，运用化学计量学计算分析物的量。要使这一计算成立，必须充分确定称量物的化学形态。(goldbook.iupac.org)
滴定法通过加入已知量的反应物来测定待测物的量，所加反应物通常为经过标定的溶液。可观测的终点用于指示反应完成。滴定终点不同于理论上的化学计量点；在化学计量点，反应物的量恰好符合化学计量关系。滴定可以利用酸碱反应、氧化还原反应、配合物形成反应或沉淀反应。(goldbook.iupac.org)
这些方法展示了如何将化学转化用于测量：反应把未知的量与可观测的质量或试剂用量联系起来。它们在原理上仍有别于许多仪器分析方法；后者需要通过校准，将电信号或光学响应与分析物的量关联起来。(goldbook.iupac.org)
仪器分析与分离方法
光谱学通过物质与电磁辐射的相互作用，或物质产生的电磁辐射来研究物质。分析光谱测量通过测量这些辐射，获取体系及其组分的信息。光谱分析方法包括紫外－可见光谱学、红外光谱学和拉曼光谱学；核磁共振也是用于分子表征的重要分析方法。(goldbook.iupac.org)
色谱法利用各组分在固定相与运动的流动相之间分配行为的差异进行分离。分离可以降低进入检测器的样品组成的复杂程度。在高效液相色谱法中，液体流动相通过分离系统，该系统通常采用小颗粒填料，并在入口处施加较高压力。色谱分离与检测是相互补充的操作，而不能彼此替代。(goldbook.iupac.org)
质谱法根据离子的质荷比及相关信号对其进行研究。其术语涵盖离子形成、质量分析、离子检测，以及涉及前体离子和产物离子的实验。电分析方法是另一大类分析方法，运用电化学原理进行化学测量。方法的选择取决于所需信息和样品特性。(publications.iupac.org)
校准与测量质量
校准建立仪器响应与已知参考值之间的关系。随后利用校准函数估计未知样品的值，而这一过程也伴随着不确定度。适当的标准物质还可用于方法验证和质量保证；有证标准物质提供指定的特性值及其不确定度。(itl.nist.gov)
方法验证评价某一程序是否适合其预期用途。相关性能特征包括选择性、工作范围、灵敏度、偏倚、回收率、精密度、稳健性，以及检出限和定量限。精密度描述重复测量结果之间的一致程度；仅凭精密度并不能证明不存在系统性偏倚。检出限描述的是特定条件下的检出能力，而不是区分物质存在与否的普适界限。(eurachem.org)
测量不确定度反映对所报告数值的认识并不完全。它可以体现校准、实验变异、样品制备和采样等方面的影响。计量溯源性通过有文件记录的校准链，将测量结果与指定的参考联系起来，链中的每个环节都会对不确定度有所贡献。如果只报告数值而不提供这些背景信息，就可能掩盖结果的可比性及其局限。(nist.gov)
应用与研究
分析化学为食品和水质检测、药品质量控制、环境评价、法证调查以及工业产品开发提供支持。相关研究还涉及化学传感、成像、微型化分析系统，以及蛋白质组学和代谢组学等大规模生物测量。在持续研究采样、选择性、仪器技术和测量性能的同时，研究人员也探索将机器学习及其他计算方法用于化学数据的处理与解读。(acs.org)